1960～2018年中国高温热浪的线性趋势分析方法与变化趋势

高温热浪直接影响人体健康和作物生长。研究全球变暖背景下我国高温热浪发生率的趋势是气候变化研究的基本问题之一,可为人们的生产生活等提供重要的科学信息。目前对于高温热浪趋势的研究大都使用最小二乘（Ordinary Least Squares,OLS）方法估计趋势,结合学生t检验判断趋势的统计显著性。本文审视了以往常用方法在研究我国高温热浪发生率的线性趋势时的适用性。首先,以2018年东北局部地区因当年高温日数异常多而形成离群值的例子展开,说明OLS方法估计趋势时对离群值非常敏感,造成虚假趋势。进一步,通过正态分布检验和自相关计算,发现1960~2018年中国至少有91.14%站点、90.06%格点的高温日数和92.18%站点、87.74%格点的热浪次数的序列不服从正态分布,而且多数存在自相关。采用一种不易受离群值影响并考虑自相关的非参数方法,本文对1960～2018年中国站点和格点、4个典型区域以及全国平均的高温日数和热浪次数的线性趋势做出了更为准确的估计。研究发现,高温日数显著增多的站点主要出现在华南和西北地区,热浪次数呈显著增多趋势的站点目前几乎仅限于华南地区和新疆的个别站点;区域平均而言,仅有华南区域和西北区域的高温日数和热浪次数是显著增多的,华北区域和东北区域趋势并不显著;全国平均的高温日数和热浪次数都是显著增多的。本文对高温热浪的趋势及其显著性估计、统计预测的方法选择上有重要参考价值。     

A Spatial Consistency Quality Control Method for Daily Surface Temperature Observations

A new spatial consistency quality control method (SRF) based on the spatial regression test (SRT) and random forest (RF) was adapted to identify potential outliers in daily surface temperature observations in this article. For the new method, the SRT method was used to filter the data and the RF method was used to conduct regression. To evaluate the performance of the quality control method, the SRF, SRT and RF methods were applied to a surface temperature dataset with seeded errors from different regions of China from 2005 to 2014. Compared to SRT and RF, the results indicate that the SRF method outperforms the other two methods for the most cases. And the results of the comparison led to the recommendation that the SRF method improves the regression accuracy of traditional spatial consistency quality control methods and reduces the runtime of random forest through data refinement.     

揭阳市低温的气候变化特征

选取了揭阳市4个市县1966-2015年50年国家站地面观测气温资料,采用线性回归、Mann-Kendall非参数检验和Morlet小波分析等方法,分析了揭阳市低温的气候变化特征,结果表明:50年来,揭西县低温日数最多,最主要影响时段在1月份。低温日数呈显著减少趋势;低温初日呈延后的趋势,低温终日则是提前的趋势。揭阳市区低温日数在1981年出现突变;揭阳市的低温期下降趋势不显著;揭阳市区低温日数在13年尺度上,平均周期约为8年,约经历了4个周期的从多到少的振荡,在2004年之后表现较平稳;在4年的尺度上,20世纪70年代之前经历了4个周期的从多到少的振荡,1978年之后振荡幅度变小,周期变化不明显。     

极端气温和极端降水复合事件的气候特征

基于1961-2014年的中国台站资料,侧重探讨极端气温和极端降水复合事件的气候特征。结果表明,基于客观方法检测出四类极端复合事件：暖湿、暖干、冷湿和冷干。四类事件的频发区分别位于东北地区、华南地区、西藏及华南地区和长江以南及云贵高原一带。全国暖湿、暖干事件频数呈增加趋势,春夏季频发;冷湿事件频数在西藏东北一带呈增加趋势,而在长江流域呈减少趋势,夏秋冬季频发;冷干事件频数呈减少趋势,秋冬季频发。四类极端复合事件经验正交分解的时间序列主模态均表现为年代际信号。进一步分析四类复合事件与能源消费量的联系表明,极端湿事件与能源消费量呈正相关,而极端干事件则相反。     

杭州市典型雨转雪天气成因及预报模型

利用2008—2018年的NCEP(1°×1°)再分析资料、常规气象观测资料和降雪加密观测资料,选出杭州地区10次典型的雨转雪天气过程,从大尺度环流背景和动力、水汽以及热力因子等物理量场结构方面展开研究,最终得出杭州冬季典型雨转雪天气的预报模型:①大尺度环流配置需满足能为雨转雪天气的形成提供有利的水汽、动力抬升以及中低层上暖下冷的逆温或等温层结条件;②水汽和动力因子等物理量须满足产生纯雪的特定条件;③杭州温度层结须为T_(2m)≤1.5℃、T_(925)≤-4.0℃、T_(850)≤0℃、T_(700)≤-1.0℃和T_(500)≤-10.0℃。此外,进一步补充了杭州可能产生大雪甚至暴雪量级降雪的特定条件。最终选取2019年初的2次典型降水过程进行预报回报检验。     

1984—2014年北京地区不透水地表的时空变化及其温度效应研究

研究城市地表覆盖与地表温度（LST）的关系对改善城市生态环境具有重要科学意义。在Landsat TM数据支持下,利用线性光谱混合分析模型提取不透水地表信息,结合LST和地表热通量,分析不透水地表覆盖度（ISA）和LST的时空变化特征及其相互关系,探讨不透水地表对LST的影响机理。结果表明:1984—2014年北京不透水地表面积迅速增长,中覆盖度比例下降,高覆盖度比例增加;LST从市中心向郊区递减,高温区向外扩张;LST和ISA呈显著正相关,但不是简单的线性关系;ISA处于0.6~0.9时LST上升速率最快,减少ISA在此范围内的不透水地表集中分布可缓解高温区集中的现象。     

澜沧江-湄公河流域径流与气候因子变化的季节差异特征研究

根据DELWARE温度和降水数据、GLDAS蒸散发数据和湄公河干流9个水文站的实测径流,采用回归分析、均值T检验和低通滤波,分析了该流域气候和径流在1950-2017年间的变化情况,经分析表明流域内气候和径流在研究时段内有较大变化,而且在不同的月份呈现不同的变化特征。流域年平均温度整体呈增加趋势,2008年后的平均温度相对2008年前平均温度有显著增加;流域年平均降水的变化幅度不大;流域平均蒸散发在12月-次年2月呈下降趋势,其他月份呈增加趋势,2008-2017年月平均蒸散发与1950-2007年月平均蒸散发相比大幅提升,尤其是在6-10月;湄公河流域年径流没有显著变化,但径流在12月-次年4月呈上升趋势,7-10月呈下降趋势,其中,上升趋势比下降趋势显著,1-4月径流上升趋势在2008年之后更为显著;最小径流在2008年后有显著增加趋势,最大径流在2008年后呈下降趋势;年流量逆转次数自20世纪90年代起有明显升高趋势。通过比较温度、降水、蒸散发和径流在不同时间段的变化情况,可以看出径流在2008年后变化趋势和气候自然变化关系不显著,但可能跟大坝蓄水能力显著提高等人为活动有较大关系。     

安徽省酷热天气分析及预报指标

基于安徽省1961-2017年逐日地面最高气温资料,采用Mann-Kendall法对安徽省高温天气事件进行突变分析,发现安徽省2000年后高温事件明显增加。为分析安徽省酷热天气特征和产生机理,文中挑选了35~37℃高温天气个例对比分析。结果发现:1)500 hPa西太平洋副高位置和850 hPa气温对酷热天气预报的指示性最好。2)受西太平洋副热带高压不同位置控制,安徽省增温机制不同:当为高压中心控制时,太阳辐射在增温过程中起决定性作用,安徽省易出现酷热天气;当高压中心位于海上,脊线位于安徽省附近时,安徽省高温强度较弱。通过酷热天气个例研究和合成平均分析,文中总结了安徽省酷热天气预报指标。     

ECMWF业务预报模式地面气温预报的不一致性特征研究

为探讨ECMWF业务预报模式(以下简称ECMWF)的地面气温预报不一致性问题,本文利用2015年12月1日—2016年11月30日业务预报中常用的地面气温预报数据,研究ECMWF地面气温预报产品在不同季节里的不一致性指数分布及变化特征。结果表明:各个季节不一致性指数有不同的特点,冬季不一致性指数最大,大值区主要分布在除华南和青藏高原外的大部分区域;而夏季不一致性指数最小,在青藏高原地区不一致性指数相对较大;春、秋两季不一致性指数大小均处于冬、夏季之间。此外,研究还发现冬季地面气温预报不一致性指数单日变化较大,而夏季较小。夏季不同起报时间的地面气温预报比较稳定。     

An analysis of six simultaneous wind records taken near Vancouver

Abstract

Hourly wind speeds and directions taken at six sites near Vancouver, Canada over a period of one year during 1971–1972 have been analyzed. Mean magnitude ratios obtained for different wind directions under high wind conditions vary from about 0.3 to 1.4 and can be explained qualitatively by local shelter effects, local terrain effects or anemometer heights. The mean magnitude ratio is in every case shown to be essentially identical to the ratio of mean wind magnitudes, for high wind conditions; this is justified by simple analysis. The standard deviation of the magnitude ratio lies between 0.24 and 0.69 of the mean ratio. Uncertainty in this mean ratio, which is an important link in wind engineering design, may have to be incorporated into statistical design procedures to avoid taking unknown risks in the estimation of design wind speeds.